DE2605042A1 - HEAT EXCHANGER FOR THE THERMAL TREATMENT OF FINE-GRAINED, MOIST MATERIALS - Google Patents
HEAT EXCHANGER FOR THE THERMAL TREATMENT OF FINE-GRAINED, MOIST MATERIALSInfo
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Description
Anlage zum !Patentgesuch der H 76/8Annex to the patent application for H 76/8
Klöckner-Humboldt-Deutz Str./M.Klöckner-Humboldt-Deutz Str./M.
AktiengesellschaftCorporation
vom 5. Pebruar 1976 * 3-from 5th February 1976 * 3-
Wärmetauscher zur thermischen Behandlung von feinkörnigen, feuchten MaterialienHeat exchanger for thermal treatment of fine-grained, moist materials
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher zur thermischen Behandlung von feinkörnigen, feuchten Materialien, bestehend aus wenigstens zwei übereinander angeordneten Zyklonabscheidern, die durch eine verhältnismäßig lang ausgebildete Gasleitung miteinander verbunden sind, wobei der untere Zyklonabscheider an einen Ofen, insbesondere an einen Drehrohrofen, abgasseitig angeschlossen ist oder mit einem weiteren Zyklonabscheider in Verbindung steht, und wobei die Aufgabe der Rohmaterialien in den unteren Bereich der lang ausgebildeten Grasleitung erfolgt.The invention relates to a heat exchanger for thermal treatment of fine-grained, moist materials, consisting of at least two superimposed Cyclone separators that are connected to one another by a relatively long gas line, wherein the lower cyclone separator is connected to a furnace, in particular to a rotary kiln, on the exhaust gas side, or is connected to another cyclone separator, and the task of raw materials in the lower Area of the long grass line.
Bei der thermischen Behandlung von feinkörnigen, feuchten Materialien in einem Wärmetauscher obiger Bauart ist nicht zu vermeiden, daß es im Aufgabegut zu Klumpenbildungen kommt, die so schwer sind, daß sie nicht von den in der Gasleitung nach oben strömenden Heißgasen mitgerissen werden, sondern entgegen der Gasströmung nach unten fallenIn the thermal treatment of fine-grained, moist materials in a heat exchanger of the above design is not to avoid lump formation in the feed material that is so heavy that it cannot be affected by the Gas line are entrained hot gases flowing upwards, but fall down against the gas flow
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und unmittelbar in den darunter befindlichen Zyklonabscheider gelangen. Hierdurch kann es nicht nur im Zyklonabscheider zu unerwünschten Ansatzbildungen und Verstopfungen im Äustragsbereich des Zyklonabscheiders kommen, sondern diese unzureichenden thermisch vorbehandelten Rohmaterialien, die im Zyklonabscheider mit den bereits ausreichend fertig behancELten übrigen Materialien zusammentreffen, können sich sehr nachteilig auf die Nachbehandlung bzw. auf das Endprodukt auswirken.and directly into the cyclone separator below reach. This can lead to undesirable buildup and blockages not only in the cyclone separator come in the discharge area of the cyclone separator, but these inadequate thermally pretreated raw materials, which meet in the cyclone separator with the other materials that have already been adequately treated, can have a very negative effect on the aftertreatment or on the end product.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch besondere Anordnung und Ausgestaltung der Gasleitung, in die die Aufgabe der feuchten Rohmaterialien erfolgt, das Hindurchfallen klumpiger Gutbrocken - entgegen der Gasströmung in den darunter befindlichen Zyklonabscheider zu vermeiden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Gasleitung unterhalb der Rohmaterialaufgabestelle mit einer venturiartigen Querschnittsverengung versehen ist und mit dem unteren Ende in den Zyklonabscheider hineinragt. Durch diese venturiartige Querschnittsverengung der Gasleitung unterhalb der Rohmaterialaufgabestelle wird sehr vorteilhaft in diesem Bereich eine so hohe Gasströmungsgeschwindigkeit erzeugt, daß die mit den feuchten Rohmaterialien in die GasleitungThe object of the invention is through special Arrangement and design of the gas line into which the moist raw materials are fed, the falling through Lumpy chunks of material - to be avoided against the gas flow in the cyclone separator below. This object is achieved in that the gas line below the raw material feed point with a venturi-like Cross-sectional constriction is provided and the lower end protrudes into the cyclone separator. Through this venturi-like Cross-sectional narrowing of the gas line below the raw material feed point is very advantageous in This area generates such a high gas flow rate that the one with the moist raw materials enters the gas line
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gelangenden gröberen Gutpartikeln oder Klumpen entweder von der Gasströmung erfaßt und aufgelöst werden, oder in diesem Bereich so lange in der Schwebe gehalten werden, bis daß sie sich auflösen und von den Gasen mit nach oben durch die Leitung in den oberen Zyklonabscheider ausgetragen werden. Ein Hindurchfallen von feuchten, klumpigen Materialien in den unterhalb der Rohmaterialaufgabestelle befindlichen Zyklonabscheider und die damit verbundenen nachteiligen Auswirkungen werden daher im Gegensatz zu den bisher bekannten Vorrichtungen ähnlicher Bauart vermieden. Ferner wird durch das tauchrohrartig in den Zyklonabscheider von oben in den Abscheider hineinragende Ende die Drallenergie der Gasströmung im Zyklon sehr vorteilhaft zum Austrag des Feinkorns aus dem Windschattengebiet der darunter/schwebenden gröberen Gutteile genutzt. Dies führt zu einer Verbesserung der Sichtwirkung im konischen Venturirohrteil und somit zu einer Verbesserung des Wärme- und Stoffaustausches zwischen den heißen Gasen und den feinkörnigen Materialien.arriving coarser good particles or lumps are either captured and dissolved by the gas flow, or in this area are kept in suspension until they dissolve and the gases move upwards be discharged through the line into the upper cyclone separator. A falling through of damp, lumpy ones Materials in the cyclone separator located below the raw material feed point and the associated ones disadvantageous effects are therefore avoided in contrast to the previously known devices of a similar design. Furthermore, through the immersion pipe-like in the cyclone separator The swirl energy of the gas flow in the cyclone is very advantageous for the end protruding into the separator from above Discharge of the fine grain from the slipstream area of the underneath / floating used coarser good parts. This leads to an improvement in the visual effect in the conical Venturi tube part and thus to an improvement in the heat and material exchange between the hot gases and the fine-grained ones Materials.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die venturiartige Querschnittsverengung in dem in den Zyklonabscheider eintauchenden Bereich der Abgasleitung vorgesehen.In an advantageous development of the invention, the venturi-like Cross-sectional constriction is provided in the area of the exhaust pipe that plunges into the cyclone separator.
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Durch das düsenförmige oder konische Einlaufende des Sauchrohres wird der Strömungswiderstand der sogenannten Borda Mündung gesenkt, ferner wird eine allseitige Erhitzung der venturiartigen Querschnittsverengung durch die heißen Gase erreicht, die den Wärmeübergang auf das Gut im Yenturiteil sehr begünstigt. Darüberhinaus wird -ctureb/ die Drallenergie der Syklonströmung im venturiartigen Tauchrohr eine Vergrößerung des Wärmeaustausches vom Gas zum Gut verwirklicht.Through the nozzle-shaped or conical inlet end of the suction pipe the flow resistance of the so-called Borda mouth is lowered, and the Venturi-like narrowing of the cross-section achieved by the hot gases, which transfer heat to the goods in the Yenturi part very favored. In addition, -ctureb / becomes the swirl energy the Syklon flow in the venturi-like immersion tube an enlargement the heat exchange from the gas to the good is realized.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Zyklonabscheider im unteren Bereich mit wenigstens einem Brenner ausgestattet. Mit Hilfe des Brenners kann das Gut, bevor es aus dea Wirbelbereicfe der venturiartigen ßohrverengung ausgetragen und einer nachbehandlung zugeführt wird, sehr vorteilhaft einer intensiven, schockartigen femperatureinwirkung unterzogen werden, um dadurch das im Behandlungsgut vorhandene Grobkorn aufzuschließen bzw. zu zerkleinern.The cyclone separator is a further embodiment of the invention equipped with at least one burner in the lower area. With the help of the burner, the good can be made before it comes from the vertebrae of the venturi-like constriction of the ear discharged and fed to a post-treatment, very are advantageously subjected to an intense, shock-like exposure to temperature, thereby removing the in the material to be treated to break down existing coarse grains or to comminute them.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Torteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele·Further details, features and gate parts of the invention result from the following explanation of the exemplary embodiments shown schematically in the drawings.
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Es zeigt:It shows:
figur 1 einen Wärmetauscher mit zwei übereinander angeordneten, abgaeseitig an Drehrohrofen angeschlossenen Abscheidern, deren Gasleitung mit dem unteren Ende in den Zyklonabscheider hineinragt und in diesem Bereich eine venturiartige Querschnittsverengung aufweist, Figure 1 shows a heat exchanger with two stacked, Separators connected to the outlet side of the rotary kiln, their gas line with the lower The end protrudes into the cyclone separator and has a venturi-like cross-sectional constriction in this area,
figur 2 einen Wärmetauscher mit zwei übereinander angeordneten Zyklonabscheidern mit in der Gasleitung zwischen der Rohmaterialaufgabestelle und den Zyklonabscheider angeordneten venturiartigen Querschnittsverengung und einem darunter angeordneten Strömungsgleichrichter·figur 2 a heat exchanger with two arranged one above the other Cyclone separators with in the gas line between the raw material feed point and the Cyclone separator arranged venturi-like cross-sectional constriction and one arranged below it Flow straightener
Wie figur 1 zeigt, besteht der Wärmetauscher aus zwei ait Abstand übereinander angeordneten Zyklonabscheidern 1 und 2,die miteinander durch eine verhältnismäßig lang ausgebildete Gasleitung 3 verbunden sind. Der Zyklonabscheider 1 ist seinerseits über eine Abgasleitung 4 an einen Drehrohrofen 5 angeschlossen. Die Materialauetrageleitung 6 des Zyklonabscheiders 2 führt in das Abgasrohr 4, während die Materialaustragsleitung 7 des Zyklonabsc heiders 1 inAs FIG. 1 shows, the heat exchanger consists of two cyclone separators 1 and 1 arranged at a distance from one another 2, which are connected to one another by a relatively long gas line 3. The cyclone separator 1 is in turn connected to a rotary kiln 5 via an exhaust pipe 4. The material transfer line 6 of the cyclone separator 2 leads into the exhaust pipe 4, while the material discharge line 7 of the cyclone separator 1 in
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den Drehrohrofen 5 mündet. Der Zyklonabscheider 1 ist ferner mit einem Brenner 8 versehen. Dieser Brenner 8 kann im Zyklonabscheider fest oder in der Höhe verstellbar angeordnet sein. Pur die Zuführung von feinkörnigen, feuchten Rohma-terialien in diesen zweistufigen Wärmetauscher ist in der Gasleitung, die die beiden Zyklonabscheider 1 und 2 miteinander verbindet, oberhalb des Zyklonabscheiders 1 eine Aufgabevorrichtung 9 angeordnet, dessen Austrag in die Abgasleitung 3 mündet. Das untere Ende der Gasleitung 3 ragt hierbei tauchrohrartig in den Zyklonabseheider 1 von oben hinein und weist in dem in den Zyklonabscheider eintauchenden Bereich eine venturiartige Querschnittsverengung 10 auf.the rotary kiln 5 opens. The cyclone separator 1 is also provided with a burner 8. This burner 8 can be arranged in the cyclone separator fixed or adjustable in height. Purely the supply of fine-grained, moist Raw materials in this two-stage heat exchanger is in the gas line, which connects the two cyclone separators 1 and 2, above the cyclone separator 1 a feed device 9 is arranged, the discharge of which opens into the exhaust pipe 3. The lower end of the gas line 3 protrudes in the manner of a dip tube into the cyclone separator 1 from above and points into the one that is immersed in the cyclone separator Area a venturi-like cross-sectional constriction 10.
Im Betrieb dieser Torrichtung werden die feinkörnigen, feuchten Materialien mit Hilfe der Aufgabevorrichtung 9 in die Gasleitung 3 eingeführt, in der sie von den in der Leitung nach oben strömenden, heißen Gasen mitgenommen und im Abscheider 2 abgeschieden werden. Auf diesem Wege kommen die feinkörnigen, feuchten Materialien mit den heißen Gasen intensiv und verhältnismäßig lang in Berührung, wobei eine soweitgehende Tortrocknung der Rohmaterialien erfolgt, daß sie im Zyklonabscheider 2 bereits als Trockenprodukt anfallen. Das auf diese Weise vorbehandelte bzw. vorgetrockneteWhen operating this gate direction, the fine-grained, wet materials introduced into the gas line 3 with the help of the feed device 9, in which they are from the in the Line upwardly flowing, hot gases are entrained and separated in the separator 2. Come this way the fine-grained, moist materials with the hot gases Intensive and relatively long in contact, the raw materials being dried to the extent that they are already obtained as a dry product in the cyclone separator 2. The pretreated or predried in this way
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Material gelangt vom Zyklonabscheider 2 über die Materialaustragsleitung 6 in das Abgasrohr 4, in dem es von den heißen Abgasen erfaßt und in Schwebe mit nach oben in den Zyiclonabscheider 1 ausgetragen wird.. Gegebenenfalls kann es zweckmäßig sein, im Abgasrohr 4, und zwar im Bereich der Mündung der Irocknungsgutaustragsleitung 6 einen Zusatzbrenner 81 anzuordnen, um die ^thermische Nachbehandlung des Gutes zu intensivieren. Die aus dem Drehrohrofen 5 austretenden, über die Abagsleitung 4, Zyklonabscheider 1, Gasleitung 3, Zyklonabscheider 2, nach oben strömenden heißen Ofengase werden mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten Sauggebläses nach oben abgezogen und ggf. nach vorheriger Entstaubung in einem Elektrofilter nach außen abgeführtMaterial passes from the cyclone separator 2 via the material discharge line 6 into the exhaust pipe 4, in which it is captured by the hot exhaust gases and discharged into the cyclone separator 1 in suspension. It may be useful in the exhaust pipe 4, in the area to arrange an additional burner 8 1 at the mouth of the drying product discharge line 6 in order to intensify the thermal aftertreatment of the product. The hot furnace gases flowing upwards from the rotary kiln 5 via the waste line 4, cyclone separator 1, gas line 3, cyclone separator 2, are drawn off with the help of a suction fan (not shown in the drawing) and, if necessary, after prior dedusting in an electrostatic filter discharged outside
Durch die erfindungsgemäße, venturiartige Querschnittsverengung im unteren Bereich der Gasleitung 3 wird in diesem Bereich sehr vorteilhaft die Gasströmungsgeschwindigkeit derart erhöht, daß auch gröbere, klumpige Materialanteile im Aufgabegut von den nach oben durch die Gasleitung 3 strömefiden Gasen in Schwebe sicher mitgenommen und auf dem Wege bis zum Zyklonabscheider 2 M infolge der Temperatureinwirkung - aufgelöst werden. Sails von den im Aufgabegut vorhandenen klumpigen Anteile dennoch einzelne GutteileThe venturi-like cross-sectional constriction according to the invention in the lower region of the gas line 3 very advantageously increases the gas flow rate in this area in such a way that even coarser, lumpy material fractions in the feed material are safely carried along by the gases flowing upward through the gas line 3 and on the way to to the cyclone separator 2 M due to the effect of temperature - be dissolved. Sails still individual good parts from the lumpy parts present in the feed material
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• 49' • 49 '
durch die venturiartige Querschnittsverengung 10 in den Zyklonabscheider 1 hindurchfallen sollten, werden sie durch den plötzlichen Hitzeschlag, den sie durch den Brenner 8 im Abscheider erfahren, mit Sicherheit aufgelöst. Darüberhinaus wird durch das in den Zyklonabscheider 1 von oben eintauchende Rohrende der Gasleitung 3 die Drallenergie des Gases auf das Gut ausgenutzt und damit die thermische Vorbehandlung der feuchten Materialien begünstigt. Die auf diese Weise thermisch vorbehandelten Materialien gelangen durch die Materialleitung 7 in den Drehrohrofen 5, in dem die Haeh- bzw. Pertigbehandlung erfolgt.should fall through the venturi-like cross-sectional constriction 10 in the cyclone separator 1, they will resolved with certainty by the sudden heat stroke that they experience from the burner 8 in the separator. In addition, the swirl energy is generated by the pipe end of the gas line 3 dipping into the cyclone separator 1 from above of the gas is used on the property and thus promotes the thermal pretreatment of the moist materials. The on Materials that have been thermally pretreated in this way pass through the material line 7 into the rotary kiln 5, in which the skin or ready-made treatment is carried out.
Bei dem in Pigur 2 dargestellten, zweistufigen Wärmetauscher mit den Zyklonabscheidern 11 und 12 ist die venturiartige Querschnittsverengung 13 in der Abgasleitung 14 zwischen der Rohmaterialau^gabestelle 15 und dem Zyklonabscheider 11 angeordnet. Der Zyklonabscheider 11 kann entweder mit einem in der Pigur 2- nicht näher dargestellten Ofen oder mit einem weiteren Zyklonabscheider in "Verbindung stehen. Mit Abstand unterhalb der venturiartigen Querscbnittsverengung 13 ist ein Gasströmungsgleichrichter 16 vorgesehen. Dieser Gasströmungsgleichrichter 16 kann hierbei z.B. aus einem Yerteilerkreuz, Gitter oder Sieb bestehen. Auch durch diese oberhalb des Zyklonabscheiders 11,In the two-stage heat exchanger shown in Pigur 2 With the cyclone separators 11 and 12, the venturi-like cross-sectional constriction 13 is in the exhaust pipe 14 between the raw material feed point 15 and the cyclone separator 11 arranged. The cyclone separator 11 can either be equipped with one not shown in more detail in Pigur 2 Furnace or with another cyclone separator. At a distance below the venturi-like cross-cut constriction 13, a gas flow straightener 16 is provided. This gas flow straightener 16 can in this case, e.g. from a dividing cross, grid or sieve exist. Also through this above the cyclone separator 11,
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jedoch unterhalb der Rohmaterialaufgabestelle I5 angeordnete, venturiartige Querschnittsverengung 13 im Abgasrohr 14 wird sehr vorteilhaft im Aufgabebereich eine so hohe Gasströmungsgeschwindiglceit erzielt, daß auch feuchte, klumpige Anteile im Aufgabegut von den heißen Gasen mit nach oben durch die leitung 14 in Schwebe mitgenommen und dabei einer intensiven Trocknung unterzogen werden.but arranged below the raw material feed point I5, Venturi-like cross-sectional constriction 13 in the exhaust pipe 14 Such a high gas flow rate is very advantageous in the feed area achieved that even moist, lumpy parts in the feed material from the hot gases with upwards taken through the line 14 in suspension and subjected to intensive drying.
Der Zyklonabscheider 11 ist hierbei an eine Heißgasleitung 17 angeschlossen, in die die Materialaustragsleitung 18 des Zyklonabscheiders 12 mündet. Die dem Zyklonabscheider 11 durch die Heißgasleitung 17 tangential eingeführten Heißgase erzeugen darin eine Rotationsströmung, die sich auch im unteren, in den Zyklonabscheider 11 eintauchenden Bereich der Abgasleitung 14 je nach Eintauchtiefef die je nach Bedarf verändert werden kann, fortsetzen kann. Mit Hilfe des Strömungsgleichrichters 16, der unterhalb der venturiartigen Rohrquerschnittsverengung angeordnet ist, wird sehr/vorteilhaft eine Vergleich-mäßigung der Gasströmung erzielt und ein Durchfallen von klumpenförmigen, feuchten Gutteilchen nach unten in den Abscheider 11 vermieden.The cyclone separator 11 is connected to a hot gas line 17 into which the material discharge line 18 of the cyclone separator 12 opens. The hot gases introduced tangentially to the cyclone separator 11 through the hot gas line 17 generate a rotational flow which can also continue in the lower area of the exhaust gas line 14, which is immersed in the cyclone separator 11, depending on the immersion depth e f, which can be changed as required. With the aid of the flow straightener 16, which is arranged below the venturi-like pipe cross-sectional constriction, a leveling-off of the gas flow is very / advantageously achieved and lump-shaped, moist material particles are prevented from falling down into the separator 11.
Die in den figuren 1 und 2 dargestellten Wärmetauscher-The heat exchanger shown in Figures 1 and 2
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systeme können z.B. sowohl sehr vorteilhaft für die Vorbehandlung von feuchten, feinkörnigen Materialien zur Herstellung von Zement oder zur Behandlung von Rieselschlacken eingesetzt werden. Da hierbei die jeweiligen Verbindungsleitungen 3, H, der Zyklone 1, 2 bzw. 11, 12 sehr lang ausgebildet sind, und diese daher wie ein Schwebegastrockner wirken, können in diesen Wärmetauschersystemen außer den vorerwärmten Materialien auch sehr vorteilhaft sehr feuchte Materialien, wie Schlämme, einer thermischen Behandlung unterworfen werden, ohne daß es dabei zu nachteiligen Ansatzbildungen oder gar Verstopfungen der Gutaustragsöffnungen an den Zyklonabscheidern kommt.systems can, for example, be very beneficial for the pretreatment of moist, fine-grained materials for Production of cement or for the treatment of trickle slag can be used. Since the respective Connecting lines 3, H, of the cyclones 1, 2 and 11, 12 are very long, and these are therefore like a flotation gas dryer can also have a very beneficial effect in these heat exchanger systems, in addition to the preheated materials very moist materials, such as sludge, can be subjected to a thermal treatment without this being disadvantageous Formation of deposits or even blockages of the material discharge openings on the cyclone separators occurs.
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